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【摘要】从国内外目前给水处理技术的研究热点与应用情况看,除了强化传统的水处理工艺之外,根据原水水质特征,将各种预处理技术、深度处理技术与现有传统处理工艺联用,优化组合成新的净水工艺,是当前受污染微污染水的水质净化基本技术对策。本文分析了微污染水源水处理对策,通过微污染水源水处理的具体技术进行探讨。
【关键词】微污染 水处理 技术
中图分类号: V444 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
微污染水中的微污染物质给公众健康带来较大危害,而传统净水工艺又不能有效去除这些物质。经济发展和人们生活水平的提高,对饮用水要求越来越高,而且检测技术的不断进步,必将检测出水中一些浓度很低、目前尚无法检测的物质。这一切都对净化工艺的发展提出了新的要求。为了去除饮用水中的污染物质,尤其是有机污染物质,从七十年代起,水处理及相关专业科技工作者开始研究净化处理新技术,如光化学氧化、生物活性炭、膜过滤及氯消毒等替代技术。目前的净水技术已能将任何微污染水处理到合格的饮用水,主要问题在于其经济可行性。
二、微污染水源水处理对策分析
根据水源水水质和出水水质要求,针对微污染水源水的现状,主要可行的处理对策有:强化传统水处理工艺的处理效果,如强化混凝、强化沉淀、强化过滤等;在原有常规处理工艺前增加预处理工艺;在原有常规处理工艺后增加深度处理工艺;寻求新型微污染水源水处理工艺等。目前,依据原水水质特征,将各种预处理技术、深度处理技术与现有传统处理工艺集成联用,是当前受污染微污染水源水净化的基本技术对策;同时随着水处理技术的发展,寻求新型高效的微污染水源水的处理工艺也是研究和实践的热点。
三、物理技术
1、吸附
吸附处理技术是指利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于水源水处理的吸附剂有活性炭(AC)、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂,其中用得最多的是对水中有机污染物和臭味有较强吸附作用的疏水性物质——活性炭。
2、膜过滤技术
膜分离法是指用高分子薄膜作介质,以附加能量为推动力,对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理处理方法。目前常见的膜法有:微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发、液膜及刚出现的毫微滤技术等。从膜滤法的功能上看,反渗透能有效的去除水中的农药、表面活性剂、消毒副产物、THMs、腐殖酸和色度等。纳滤膜用于分子量在300~1 000范围内的有机物质的去除,而超滤和微滤膜可去除腐殖酸等大分子量(>1 000)的有机物。因此,膜滤技术是解决目前饮用水水质不佳的有效途径 。
3、吹脱
吹脱是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异,将挥发性组分不断由液相扩散到气相中,达到去除挥发性有机物的目的。吹脱法具有费用低、操作简单的优点,但对难挥发的有机物去除效果差。
四、化学技术
1、预氧化技术
预氧化技术是指向原水中加入强氧化剂,利用强氧化剂的氧化能力,去除水中的有机污染物,提高混凝沉淀效果。常用的氧化剂有高锰酸钾、氯气、臭氧和高铁酸钾等。氯是应用于自来水最广泛的氧化消毒剂,投加一定量氯气氧化可以控制因水源污染生成的微生物和藻类在管道内或构筑物中的生长。但是,氯气会和水中某些有机物反应产生大量的卤代烷和氯化有机物,且不易被后续的常规处理工艺去除。臭氧是一种强氧化剂,在给水处理中有着很长的历史。最初用作消毒剂、控制色嗅味,现又用来去除水中有机物。通过预臭氧化不但可以使得难降解有机物转化为可生化降解有机物,还可以使得不溶性有机物转化为可溶性有机物,从而为后续生物处理提供有利条件。
2、光化学氧化法
光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下,使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射有明显提高的一种水处理技术。属于光化学氧化法的有:光激发氧化,光催化氧化,光敏化氧化等。光激发氧化法是以臭氧、过氧化氢、氧和空气等作为氧化剂,将氧化剂的氧化作用和光化学辐射相结合,可产生氧化能力很强的自由基。光催化氧化技术是以N形半导体为催化剂的一种光催化氧化。
五、深度处理
1、光化学氧化
光化学氧化是在化学氧化和光辐射的共同作用下,提高氧化能力,促进氧化速率的水处理技术。一般以紫外光为辐射源,投加一定量的氧化剂包括过氧化氢、臭氧等。光氧化反应使水中产生许多活性极高的自由基,这些自由基很容易破.壞有机物结构。光化学氧化法包括光敏化氧化,光激发氧化,光催化氧化等。
2、膜处理
膜分离技术是一项新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化技术,采用天然或人工合成的高分子薄膜为介质,以外界能量或化学位为推动力,达到分离多组分溶液的目的。它具有物质不发生相变,分离系数大,在常温下进行,适用范围广及装置简单,操作方便等特点。对在水处理界越来越来得到广泛的应用。近年来,膜法在美国被美国环保署(EPA)推荐为最佳工艺之一,日本则把膜技术作为21世纪的基盘技术,并实施国家攻关项目“21世纪水处理膜研究(MAC21),专门开发膜净水系统。从膜的功能分析,反渗透(RO)能有效的去除污染源水中微量有毒有机污染物、色度、腐殖酸等绝大部分污染物;超滤(UF)和微滤(MF)可去除分子量较大(大于1000)的有机物;纳滤(NF)可去除分子量在300~1 000范围内的有机物、微生物等。但是,膜法对进水水质要求高,膜需要定期清洗,存在着运行和操作费用高的问题。
3、吸附处理技术
吸附处理技术是指利用某些材料强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于源水处理的吸附剂有活性炭(AC)、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂,其中用得最多的是活性炭。
(1)活性炭吸附。活性炭(AC)具有丰富微孔结构和表面憎水性,其对水中某些污染物有极强的亲和力,是污染物有效的去除方法。活性炭可经济有效的去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药及其它人工合成有机物,但是对于对大部分极性短链含氧有机物,如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除 。
(2)沸石吸附沸石对水中氨氮具有选择吸附作用,除了吸附性能外沸石还具有离子交换性能,催化性能,热稳定性及耐酸性等。另外还具有化学反应性、远红外辐射性、可逆脱水性等工艺性能。在沸石晶格中的空腔中K、Na、Ca等阳离子和水分子与格架结合得不紧,极易与其周围水溶液里的阳离子发生交换作用,交换后的沸石晶格结构也不被破坏 。改性后,某些本来吸附性能较差的沸石变成吸附能力极强的新型沸石,因此改性沸石在微污染水预处理工艺中有应用推广前景。
(3)其它吸附材料。粘土由于价廉、储量丰富、吸附效率高,作为水处理吸附剂被应用于饮用水处理过程中,但大量粘土的投加造成沉淀池排泥量的增加,提高了运行成本,造成了困难。活性氧化铝是一种两性物质,等电点为pH为9.5,当原水pH低于其等电点时,此吸附剂将吸附阴离子,反之,则吸附阳离子。对氧化铝进行适当改性后,可提高其对特定污染物的吸附容量。
4、联用处理技术
(1)生物活性炭法。生物活性炭法是利用生长在活性炭上的微生物的生物氧化作用从而达到去除有机污染物的目的。生物活性炭法的前提是避免预氯化,该技术由于利用了微生物的氧化作用,能提高有机物的去除率,延长活性炭的再生周期,降低运行费用,但是活性炭上的微生物在水流冲刷作用下会脱落,影响出水水质。
(2)臭氧生物活性炭。臭氧的强氧化能力将水中大分子有机物转化为小分子有机物,或改变分子的某种基团,有利于活性炭的吸附避免了不可逆吸附;臭氧使得水中有机物和活性炭表面的有机官能团处于活化状态,提高了吸附的效率;臭氧氧化有机物 将难生物降解有机物转变为可生物降解有机物,提高了可生化性;臭氧的分解产物为氧气,可为活性炭表面的生物提供氧源,促进生物降解作用,延长活性炭的使用周期。
结论
今后的水处理技术将越来越强调将物理、化学、生物等方法有机结合起来,充分发挥各自的技术特点和优势进行综合治理,以达到最低成本下的最佳去除效果。
【参考文献】
【1】王占生等.微污染水源饮用水处理.北京:中国建筑工业出版社,1999,61~69
【2】赵玉华等.饮用水除微污染技术现状与发展趋势.沈阳建筑工程学院学报,1999,15(4):352~355
【关键词】微污染 水处理 技术
中图分类号: V444 文献标识码: A 文章编号:
一、前言
微污染水中的微污染物质给公众健康带来较大危害,而传统净水工艺又不能有效去除这些物质。经济发展和人们生活水平的提高,对饮用水要求越来越高,而且检测技术的不断进步,必将检测出水中一些浓度很低、目前尚无法检测的物质。这一切都对净化工艺的发展提出了新的要求。为了去除饮用水中的污染物质,尤其是有机污染物质,从七十年代起,水处理及相关专业科技工作者开始研究净化处理新技术,如光化学氧化、生物活性炭、膜过滤及氯消毒等替代技术。目前的净水技术已能将任何微污染水处理到合格的饮用水,主要问题在于其经济可行性。
二、微污染水源水处理对策分析
根据水源水水质和出水水质要求,针对微污染水源水的现状,主要可行的处理对策有:强化传统水处理工艺的处理效果,如强化混凝、强化沉淀、强化过滤等;在原有常规处理工艺前增加预处理工艺;在原有常规处理工艺后增加深度处理工艺;寻求新型微污染水源水处理工艺等。目前,依据原水水质特征,将各种预处理技术、深度处理技术与现有传统处理工艺集成联用,是当前受污染微污染水源水净化的基本技术对策;同时随着水处理技术的发展,寻求新型高效的微污染水源水的处理工艺也是研究和实践的热点。
三、物理技术
1、吸附
吸附处理技术是指利用物质强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于水源水处理的吸附剂有活性炭(AC)、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂,其中用得最多的是对水中有机污染物和臭味有较强吸附作用的疏水性物质——活性炭。
2、膜过滤技术
膜分离法是指用高分子薄膜作介质,以附加能量为推动力,对双组分或多组分溶液进行表面过滤分离的物理处理方法。目前常见的膜法有:微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、渗透蒸发、液膜及刚出现的毫微滤技术等。从膜滤法的功能上看,反渗透能有效的去除水中的农药、表面活性剂、消毒副产物、THMs、腐殖酸和色度等。纳滤膜用于分子量在300~1 000范围内的有机物质的去除,而超滤和微滤膜可去除腐殖酸等大分子量(>1 000)的有机物。因此,膜滤技术是解决目前饮用水水质不佳的有效途径 。
3、吹脱
吹脱是利用水中溶解化合物的实际浓度与平衡浓度之间的差异,将挥发性组分不断由液相扩散到气相中,达到去除挥发性有机物的目的。吹脱法具有费用低、操作简单的优点,但对难挥发的有机物去除效果差。
四、化学技术
1、预氧化技术
预氧化技术是指向原水中加入强氧化剂,利用强氧化剂的氧化能力,去除水中的有机污染物,提高混凝沉淀效果。常用的氧化剂有高锰酸钾、氯气、臭氧和高铁酸钾等。氯是应用于自来水最广泛的氧化消毒剂,投加一定量氯气氧化可以控制因水源污染生成的微生物和藻类在管道内或构筑物中的生长。但是,氯气会和水中某些有机物反应产生大量的卤代烷和氯化有机物,且不易被后续的常规处理工艺去除。臭氧是一种强氧化剂,在给水处理中有着很长的历史。最初用作消毒剂、控制色嗅味,现又用来去除水中有机物。通过预臭氧化不但可以使得难降解有机物转化为可生化降解有机物,还可以使得不溶性有机物转化为可溶性有机物,从而为后续生物处理提供有利条件。
2、光化学氧化法
光化学氧化法是在化学氧化和光辐射的共同作用下,使氧化反应在速率和氧化能力上比单独的化学氧化、辐射有明显提高的一种水处理技术。属于光化学氧化法的有:光激发氧化,光催化氧化,光敏化氧化等。光激发氧化法是以臭氧、过氧化氢、氧和空气等作为氧化剂,将氧化剂的氧化作用和光化学辐射相结合,可产生氧化能力很强的自由基。光催化氧化技术是以N形半导体为催化剂的一种光催化氧化。
五、深度处理
1、光化学氧化
光化学氧化是在化学氧化和光辐射的共同作用下,提高氧化能力,促进氧化速率的水处理技术。一般以紫外光为辐射源,投加一定量的氧化剂包括过氧化氢、臭氧等。光氧化反应使水中产生许多活性极高的自由基,这些自由基很容易破.壞有机物结构。光化学氧化法包括光敏化氧化,光激发氧化,光催化氧化等。
2、膜处理
膜分离技术是一项新兴的高效分离、浓缩、提纯和净化技术,采用天然或人工合成的高分子薄膜为介质,以外界能量或化学位为推动力,达到分离多组分溶液的目的。它具有物质不发生相变,分离系数大,在常温下进行,适用范围广及装置简单,操作方便等特点。对在水处理界越来越来得到广泛的应用。近年来,膜法在美国被美国环保署(EPA)推荐为最佳工艺之一,日本则把膜技术作为21世纪的基盘技术,并实施国家攻关项目“21世纪水处理膜研究(MAC21),专门开发膜净水系统。从膜的功能分析,反渗透(RO)能有效的去除污染源水中微量有毒有机污染物、色度、腐殖酸等绝大部分污染物;超滤(UF)和微滤(MF)可去除分子量较大(大于1000)的有机物;纳滤(NF)可去除分子量在300~1 000范围内的有机物、微生物等。但是,膜法对进水水质要求高,膜需要定期清洗,存在着运行和操作费用高的问题。
3、吸附处理技术
吸附处理技术是指利用某些材料强大的吸附性能来去除水中污染物的技术。目前用于源水处理的吸附剂有活性炭(AC)、硅藻土、二氧化硅、活性氧化铝、沸石、离子交换树脂,其中用得最多的是活性炭。
(1)活性炭吸附。活性炭(AC)具有丰富微孔结构和表面憎水性,其对水中某些污染物有极强的亲和力,是污染物有效的去除方法。活性炭可经济有效的去除嗅、味、色度、氯化有机物、农药及其它人工合成有机物,但是对于对大部分极性短链含氧有机物,如甲醇、乙醇、甲醛、丙酮、甲酸等不能去除 。
(2)沸石吸附沸石对水中氨氮具有选择吸附作用,除了吸附性能外沸石还具有离子交换性能,催化性能,热稳定性及耐酸性等。另外还具有化学反应性、远红外辐射性、可逆脱水性等工艺性能。在沸石晶格中的空腔中K、Na、Ca等阳离子和水分子与格架结合得不紧,极易与其周围水溶液里的阳离子发生交换作用,交换后的沸石晶格结构也不被破坏 。改性后,某些本来吸附性能较差的沸石变成吸附能力极强的新型沸石,因此改性沸石在微污染水预处理工艺中有应用推广前景。
(3)其它吸附材料。粘土由于价廉、储量丰富、吸附效率高,作为水处理吸附剂被应用于饮用水处理过程中,但大量粘土的投加造成沉淀池排泥量的增加,提高了运行成本,造成了困难。活性氧化铝是一种两性物质,等电点为pH为9.5,当原水pH低于其等电点时,此吸附剂将吸附阴离子,反之,则吸附阳离子。对氧化铝进行适当改性后,可提高其对特定污染物的吸附容量。
4、联用处理技术
(1)生物活性炭法。生物活性炭法是利用生长在活性炭上的微生物的生物氧化作用从而达到去除有机污染物的目的。生物活性炭法的前提是避免预氯化,该技术由于利用了微生物的氧化作用,能提高有机物的去除率,延长活性炭的再生周期,降低运行费用,但是活性炭上的微生物在水流冲刷作用下会脱落,影响出水水质。
(2)臭氧生物活性炭。臭氧的强氧化能力将水中大分子有机物转化为小分子有机物,或改变分子的某种基团,有利于活性炭的吸附避免了不可逆吸附;臭氧使得水中有机物和活性炭表面的有机官能团处于活化状态,提高了吸附的效率;臭氧氧化有机物 将难生物降解有机物转变为可生物降解有机物,提高了可生化性;臭氧的分解产物为氧气,可为活性炭表面的生物提供氧源,促进生物降解作用,延长活性炭的使用周期。
结论
今后的水处理技术将越来越强调将物理、化学、生物等方法有机结合起来,充分发挥各自的技术特点和优势进行综合治理,以达到最低成本下的最佳去除效果。
【参考文献】
【1】王占生等.微污染水源饮用水处理.北京:中国建筑工业出版社,1999,61~69
【2】赵玉华等.饮用水除微污染技术现状与发展趋势.沈阳建筑工程学院学报,1999,15(4):352~355